本發明涉及廢水回收利用系統和方法，尤其涉及一種高鹽廢水回收利用系統和方法，屬于污水處理領域。
背景技術：
隨著工業進步和社會發展，水污染亦日趨嚴重。水的污染嚴重影響人民生活，危害人類健康。為了使得污水達到排水要求或者再次利用的水質要求，須進行污水凈化處理。另外，水資源的寶貴和缺乏，也使得污水處理后回用也成為必然，并且需求越來越大，特別是對那些淡水資源缺乏的地區，例如海島，沙漠。污水處理被廣泛應用在建筑、農業、交通、能源、石化、醫療、餐飲等各個領域。目前存在多種污水處理的下方法：砂濾法對去除含有大顆粒污染物的水質效果較好，但污染物易富集堵塞濾料，且反洗水回系統造成污染物負荷逐步增加。高級氧化法的方法很多，如：濕式氧化、強氧化劑氧化、臭氧氧化等，其能耗較高，且不同水體的應用上有很大局限性。離子交換法受容量限制，建設及運行成本高，且樹脂再生比較麻煩。蒸餾濃縮的成本也相對較高，且目前經濟、高質量的疏水微孔膜尚未研發成熟。
高總溶解性固體物質(TDS)廢水中含有較高的溶解性固體物質，例如大于4000mg/L，4500mg/L，5000mg/L等等。高總溶解性固體物質一般也反映出該廢水中含有較高的鹽度，因此也有文獻稱為高鹽廢水。高鹽廢水由于高的鹽含量而難以處理，特別是對回收利用而言，所以對高鹽廢水處理方法的需求日益增加。
技術實現要素：
鑒于背景技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種高鹽廢水回收利用方法，其解決了目前廢水回收處理中凈化率低等關鍵技術問題。
為了達到上述目的，本發明提供一種高鹽廢水處理回用的系統，其中所述高鹽廢水的TDS＞4000mg/L，所述系統包括：調節池，用于均衡所述高鹽廢水的水質和避免沉淀；沉淀池，與調節池連接，用于沉淀處理來自所述調節池的水；清水池，與沉淀池連接，用于調整來自沉淀池中上層清水的pH；自清洗過濾器，與清水池連接，用于過濾處理來自清水池中的水；超濾裝置，與自清洗過濾器連接，用于對來自自清洗過濾器的產水進行超濾；一級反滲透裝置，與超濾裝置連接，用于將來自超濾裝置的產水進行一級反滲透處理；二級反滲透裝置，與一級反滲透裝置連接，用于將一級反滲透裝置的產水進行二級反滲透處理，由此得到回用產水。
在根據本發明所述的高鹽廢水處理回用的系統中，所述系統還包括活性炭反應沉淀池，活性炭反應沉淀池與一級反滲透裝置連接，用于對一級反滲透裝置產生的濃水進行處理。
在根據本發明所述的高鹽廢水處理回用的系統中，其中所述自清洗過濾器與調節池連接，用于將自清洗過濾器的反洗排水引入調節池中循環處理。
在根據本發明所述的高鹽廢水處理回用的系統中，其中所述超濾裝置與調節池連接，用于將超濾裝置的反洗排水引入調節池中循環處理。
在根據本發明所述的高鹽廢水處理回用的系統中，其中所述二級反滲透裝置與一級反滲透裝置連接，用于將二級反滲透裝置產生的濃水引入一級反滲透裝置進行循環處理。
本發明提供一種高鹽廢水處理回用方法，其包括以下步驟：1)沉淀，將高鹽廢水收集到調節池中，其中高鹽廢水的TDS＞4000mg/L，調節之后將其引入沉淀池中，并依次加入石灰、混凝劑、絮凝劑進行沉淀；2)調整PH值，將步驟1)中生成的上層清水引入清水池中，加酸調整pH為8-9；3)自清洗過濾，將步驟2)中得到的水引入自清洗過濾器中，進行過濾；4)超濾，將步驟3)中得到的產水引入超濾裝置，得到超濾產水；5)一級反滲透，將步驟4)中得到的超濾產水引入一級反滲透裝置，同時加入還原劑、阻垢劑；6)二級反滲透，步驟5)得到的產水引入二級反滲透裝置進行處理，由此得到回用水。
在根據本發明所述的高鹽廢水處理回用方法中，將步驟5)得到的濃水引入活性炭反應沉淀池中并依次加入活性炭、混凝劑、絮凝劑，經處理后達標排放。
在根據本發明所述的高鹽廢水處理回用方法中，所述混凝劑為聚合氯化鋁PAC或聚合氯化鐵，所述絮凝劑為聚丙烯酰胺PAM。
在根據本發明所述的高鹽廢水處理回用方法中，將步驟6)得到的濃水引入一級反滲透裝置，進行循環處理。
在根據本發明所述的高鹽廢水處理回用方法中，將步驟5)得到的部分產水與步驟6)的產水相混合，由此得到回用水。
本發明的有益效果：
預處理系統中采用比較簡單的藥劑(石灰、混凝劑和絮凝劑)進行沉淀、過濾，有效降低碳酸鹽硬度、去除部分有機物和膠體，減輕后續膜處理系統的負荷，保護膜處理系統正常運行；
超濾膜過濾系統采用超濾過濾(UF)作為反滲透脫鹽(RO)系統的預處理。超濾過濾可以截流膠體、大分子有機物、細菌病毒等生物菌體以及懸浮物顆粒，過濾后水的濁度可小于0.2NTU，污染指數SDI可小于3，回收率可≥90％；
反滲透脫鹽系統中一級反滲透系統水回收率可大于70％，1年內脫鹽率可≥98％，3年內脫鹽率可≥97％。二級反滲透系統水回收率可大于80％，1年內脫鹽率可≥97％，3年內脫鹽率可≥96％。對水中溶解性COD的去除率也可達到90％左右；
自清洗過濾器排污水、超濾反洗水中的污染物主要是SS、COD，采用混凝沉淀的處理工藝處理污水和反洗排水，使其達到廢水的排放標準。投資小、運行費用低，可有效控制回用水的制水成本；
反滲透(RO)濃水采用活性炭吸附工藝，優點是工藝簡單、運行成本低，處理后COD、氨氮、總磷等均能達標排放。
附圖說明
圖1是本發明的廢水回收利用的工藝流程圖。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下文中將結合附圖進行詳細說明。
調節池：調節池能夠使水質充分混合，均衡水質和避免沉淀，有利于后續工序。
沉淀池：廢水在未加混凝劑及絮凝劑之前，水中的膠體和細小懸浮顆粒的本身質量很輕，受水的分子熱運動的碰撞而做無規則的布朗運動。顆粒都帶有同性電荷，它們之間的靜電斥力阻止微粒間彼此接近而聚合成較大的顆粒；而在水中依次加入混凝劑及絮凝劑后，與懸浮物的膠體及分散顆粒發生電中和，形成絮粒沉降，且在沉降過程中它們互相碰撞凝聚，其尺寸和質量不斷變大，沉速不斷增加。絮凝體具有強大吸附力，不僅能吸附懸浮物，還能吸附部分細菌和溶解性物質。根據需要來選擇適當的混凝劑，例如所述混凝劑可以為硫酸鋁、聚合氯化鋁、聚合氯化鐵、硫酸亞鐵、硫酸鋁鉀(明礬)、鋁酸鈉或硫酸鐵；絮凝劑為聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鈣或聚丙烯酰胺；優選地，所述混凝劑為聚合氯化鋁PAC或聚合氯化鐵，所述絮凝劑為聚丙烯酰胺PAM。石灰可使水中的鈣鎂等離子沉淀，有效降低碳酸鹽硬度。石灰的濃度為150-200mg/L、混凝劑的濃度為15-20mg/L、絮凝劑的濃度為0.5-1mg/L。
清水池：用于儲存沉淀池中生成的上層清水，并且加酸調整pH，所述酸可以是鹽酸或硫酸。
自清洗過濾器利用濾網攔截水中固態雜質及顆粒物，從而降低水的渾濁度，提高水質的過濾器專用設備。水是由進水口進入過濾器內部，機內的濾網對水中的雜質進行攔截；其具有對水進行過濾并具有自動對濾芯進行清洗排污的功能。所述自清洗過濾器的過濾尺寸為80μm、100μm、120μm、150μm或200μm，可以選擇適當的過濾尺寸，例如150μm。經過自清洗過濾器過濾后的水進入超濾裝置，反清洗的污水排入調節池中進行循環處理。
超濾是以壓力為推動力，以大分子與小分子分離為目的。在超濾過程中，水溶液在壓力推動下，流經膜表面，小于膜孔的溶劑(水)及小分子溶質透水膜，成為凈化液，比膜孔大的溶質及溶質基團被截留，隨水流排出，成為濃縮液。超濾過程為動態過濾，分離是在流動狀態下完成的。在本發明中，經超濾裝置產生的超濾產水進入一級反滲透裝置，濃縮液或者用于清洗超濾裝置的反洗液排入調節池中進行循環處理。
反滲透又稱逆滲透，一種以壓力差為推動力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。對膜一側的料液施加壓力，當壓力超過它的滲透壓時，溶劑會逆著自然滲透的方向作反向滲透。從而在膜的低壓側得到透過的溶劑，即滲透液；高壓側得到濃縮的溶液，即濃縮液。若用反滲透處理海水，在膜的低壓側得到淡水，在高壓側得到鹵水。
一級反滲透裝置：例如可以根據需要來選擇一級反滲透裝置；例如所述裝置可以為5μm保安過濾器。保安過濾器屬于精密過濾器,其工作原理是利用PP濾芯5μm的孔隙進行機械過濾。水中殘存的微量懸浮顆粒、膠體、微生物等，被截留或吸附在濾芯表面和孔隙中。保安過濾器的主要優點是效率高、阻力小、便于更換。保安過濾器一般采用孔徑小于10μm，根據實際情況可設計為5μm或者更低。經一級反滲透裝置過濾后產生的濃水進入活性炭反應沉淀池。根據需要選擇適當的還原劑和阻垢劑，所述還原劑可以為焦亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉，所述阻垢劑可以為六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉。在一級反滲透裝置中需要定期加入殺菌劑，具體為每周一次，進行投加時間為2h左右，所述殺菌劑可以為2-2-二溴-3-次氨基丙酰胺(DBNPA)、異噻唑啉酮。還原劑的濃度為3-5mg/L、阻垢劑的濃度為3-5mg/L、殺菌劑的濃度為80-100mg/L。
二級反滲透裝置：對經過一級反滲透裝置的淡水進行二次反滲透。經二級反滲透裝置處理后得到的濃水進入一級反滲透裝置進行循環處理。
活性炭反應沉淀池：活性炭的吸附作用是物理變化，可以除去水中的氯、酚、砷、鉛、氰化物、農藥等有害物質；活性炭的吸附容量除其他外界條件外，主要與活性炭比表面積有關，比表面積大，微孔數量多，可吸附在細孔壁上的吸附質就多。吸附速度主要與粒度及細孔分布有關，水處理用的活性炭，要求過渡孔(半徑)較為發達，有利于吸附質向微細孔中擴散。混凝劑與絮凝劑的吸附作用是化學變化，利用三價鐵離子或鋁離子水解后產生的氫氧化鐵膠體或者是氫氧化鋁膠體可以吸附水中懸浮的微小不溶粒形成沉淀的性質。濃水經過活性炭反應沉淀池處理后達標排放。
排水池：用于接納活性炭反應沉淀池中產生的上層清液。
回用水池：污水經過一系列方法處理后進行回收利用，具體為部分經一級反滲透處理后的產水與經二級反滲透處理后的產水或全部經二級反滲透處理后的產水進入回用水池。
實施例1
將1000L原水收集到調節池中，采用提升泵將其置于沉淀池中，每升原水中加入180mg石灰、18mg聚合氯化鋁、0.8mg聚丙烯酰胺進行沉淀，985L上層清水進入清水池儲存,之后加鹽酸調整pH為8，排掉產生的污泥；采用進水泵將清水池的出水提升進入150μm自清洗過濾器，得到產水為970L，得到反洗排水進入調節池中循環處理；
將得到的產水進入超濾裝置，得到873L的超濾產水進入超濾產水池，得到反洗排水進入調節池中循環處理；
將超濾產水池中的873L水由高壓泵提升至一級反滲透裝置，同時每升原水中加入4mg焦亞硫酸鈉、4mg阻垢劑、每隔一周每升原水中加入80mg DBNPA，持續投加2小時，得到611L產水和261L濃水，其中濃水進入活性炭反應沉淀池中，并加入活性炭、聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺，得到248L上層液進入排水池中，排掉產生的污泥；得到的611L產水全部進入二級反滲透裝置，得到的二級反滲透的501L產水進入回用水池，得到的二級反滲透濃水進入一級反滲透裝置進行循環處理。
實施例2
將1500L原水收集到調節池中，采用提升泵將其置于沉淀池中，每升原水中加入150mg石灰、15mg聚合氯化鋁、0.5mg聚丙烯酰胺進行沉淀，1485L上層清水進入清水池儲存,之后加鹽酸調整pH為8.5，排掉產生的污泥；采用進水泵將清水池的出水提升進入150μm自清洗過濾器，得到產水為1470L，得到的反洗排水進入調節池中循環處理；
將得到的產水進入超濾裝置，得到1337L的超濾產水進入超濾產水池，得到的反洗排水進入調節池中循環處理；
將超濾產水池中的1337L水由高壓泵提升至一級反滲透裝置，同時每升原水中加入3mg焦亞硫酸鈉、3mg阻垢劑、每隔一周每升原水中加入90mg異噻唑啉酮，持續投加2小時，一級反滲透裝置產生976L產水和361L濃水，其中濃水進入活性炭反應沉淀池中，并加入活性炭、聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺，得到346L上層液進入排水池，排掉產生的污泥；其中488L產水進入回用水池，488L產水進入二級反滲透裝置；得到的二級反滲透的405L產水進入回用水池，得到的二級反滲透濃水進入一級反滲透裝置進行循環處理。
實施例3
將800L原水收集到調節池中，采用提升泵將其置于沉淀池中，每升原水中加入200mg石灰、20mg聚合氯化鋁、1mg聚丙烯酰胺進行沉淀，789L上層清水進入清水池儲存,之后加鹽酸調整pH為9，排掉產生的污泥；采用進水泵將清水池的出水提升進入150μm自清洗過濾器，得到產水為785L，得到的反洗排水進入調節池中循環處理；
將得到的產水進入超濾裝置，得到722L的超濾產水進入超濾產水池，得到的反洗排水進入調節池中循環處理；
將超濾產水池中的722L水由高壓泵提升至一級反滲透裝置，同時每升原水中加入5mg焦亞硫酸鈉、5mg阻垢劑、每隔一周每升原水中加入100mg異噻唑啉酮，持續投加2小時，一級反滲透裝置產生540L產水和180L濃水，其中濃水進入活性炭反應沉淀池中，并加入活性炭、聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺，得到175L上層液進入排水池，排掉產生的污泥；其中270L產水進入回用水池，270L產水進入二級反滲透裝置；得到的二級反滲透的230L產水進入回用水池，得到的二級反滲透濃水進入一級反滲透裝置進行循環處理。
表1為實施例1-3對污水凈化處理實驗結果。
表1為實施例1-3對污水凈化處理實驗結果(單位mg/L)
雖然本發明所揭露的實施方式如上，但所述的內容只是為了便于理解本發明而采用的實施方式，并非用以限定本發明。任何本發明所屬技術領域內的技術人員，在不脫離本發明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式上及細節上作任何的修改與變化，但本發明的專利保護范圍，仍須以所附的權利要求書所界定的范圍為準。